顶管与深基坑专项工程施工设计方案Word文档下载推荐.docx
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仅少数钻孔钻穿，层厚约2.0~10.0m，最大揭露厚度8.1m，褐黄、黄、黄褐、灰黄色，硬塑状态，湿，含铁锰质结核，氧化物，高岭土等，局部夹杂粉质黏土，网状裂隙较为发育，光滑，具油脂光泽，无摇振反应，干强度及韧性高，该层土底部（与基岩面交界位置）局部夹有大量泥质砂岩残积颗粒。
该层土普遍分布。
④层强风化泥质砂岩（K）：
该层仅少数钻孔揭露最大揭露厚度3.5m，暗红、紫红色、密实，泥质结构且部分已破坏，属层状构造，构造层理不甚清晰，胶结不致密，手捏易碎，无完整岩芯，含云母等。
局部夹有约10cm厚的中等风化的层状砂岩。
3、水文地质条件
1）地下水
该场地地下水类型为上层滞水和承压水。
其中：
上层滞水：
主要分布于上部填土中，受大气降水和地表水径流补给，无一定自由水面，零星分布，水量一般不大。
勘探期间测得地下水静止水位埋深约1.50~4.50m，水面标高约42.00~58.80m。
年变化范围约为2m。
层间水：
分布于④层强风化泥质砂岩中，水量与风化带厚度、基岩破碎情况及破碎带的连通性有较大关系，一般不大，局部可能较丰富。
水头标高约34.00—40.00m，承压水头一般不大，约为1m左右
③层黏土为相对隔水层。
2）渗透性及腐蚀性
根据区域水质环境及此次水质分析试验资料，按照《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）﹙2009年修订版﹚，该场地地下水和土对砼结构具有微腐蚀性，对砼结构中的钢筋具有微腐蚀性。
4、场地工程地质条件综合评价
（1）地基土设计参数
场地地基承载力特征值、压缩模量建议值按下表4—1
表4-1
层序
土名
承载力特征值
fak（kPa）
压缩模量Es（MPa）
沉井壁与土体间的摩阻力标准值（Kpa）
①
杂填土
/
15
①1
淤泥质素填土
10
②
粉质粘土
140
7.0
25
③
粘土
260
13.0
45
④
强风化泥质砂岩
320
（2）地质条件评价
拟改建污水管沿线①层杂填土主要为粘性土无序回填，总体状态差异较大，厚度一般在0.8—5.4m；
①1淤泥质素填土，状态差，呈流塑—软塑。
该两层土均对管线及工作井、接收井施工影响较大。
工作井、接收井施工时应及时支护。
②层粉质粘土，可塑状态，可做管线基础持力层，一般适宜各类顶管施工，但该层土含水量大，施工需注意。
③层粘土，状态好、强度高，是较好的管线基础持力层，一般适宜各类顶管施工。
④层强风化泥质砂岩强度较高，风化不匀，顶管施工难度大。
此次钻探工程剖面图所示地层分布情况与新建污水管道纵断面关系见附图。
2.3工作井、接收井布置
根据地勘报告、设计施工图及施工现场位于绿化带实际情况，污水管道顶管施工的工作井、接收井布置遵循减少绿化迁移、方便施工的原则，具体如下：
创新大道西侧：
W1#～W37。
结合现场实际情况，对设计图纸工作井进行优化，拟设置工作井7座；
接收井7座。
具体布设如下：
W1（接收井）W5（工作井）W8（接受井）W10（工作井）W14（接受井）W18（工作井）W21（接受井）W22（工作井）W24（接收井）W27（工作井）W30（接收井）W32（工作井）W35（工作井）W36（接收井）
井号
坑类别
管径
设计路面高程
管内底高程
井深
顶距（米）
W1
接收井
DN800
51.91
45.42
6.49
183
W5
工作井
49.80
43.23
6.57
171
W8
接受井
48.38
41.85
6.53
64
W10
48.73
41.75
6.98
158
W14
50.82
41.09
9.73
176
W18
50.77
41.21
9.56
170
W21
50.35
40.95
9.40
62
W22
50.05
40.86
9.19
150
W24
49.30
40.63
8.67
181
W27
48.39
40.09
8.30
178
W30
47.4
39.21
8.19
157
W32
45.97
38.12
7.85
168
W35
43.38
36.51
6.87
75
W36
42.91
36.66
6.25
创新大道东侧：
W37#～W78，工作井9座，接收井9座。
由于W54～W57段，管线进入④层强风化泥质砂岩中且强度较高，拟采用人工风镐破碎机械顶进。
W39（接收井）W41（工作井）W44（接收井）W47（工作井）W47（工作井）W50（接收井）W52（工作井）W54（接受井）W55（工作井）W57（接受井）W60（工作井）W62（接受井）W65（工作井）W67（工作井）W70（接收井）W72（工作井）W75（接受井）W77（工作井）W78（接受井）
W39
55.85
47.96
7.89
104
W41
53.79
46.39
7.40
164
W44
51.18
44.42
6.76
177
W47
49.16
42.28
6.88
W50
48.51
42.00
6.51
123
W52
49.21
7.46
133
W54
49.95
41.49
8.46
80
W55
50.40
41.33
9.07
82.5
W57
50.86
41.16
9.70
169
W60
50.25
40.82
9.43
159.5
W62
49.48
40.35
9.13
179
W65
48.58
39.80
8.78
129
W67
47.93
39.16
8.77
102
W70
47.42
38.65
8.97
W72
46.47
38.08
8.59
135
W75
36.28
7.10
166
W77
42.73
36.07
6.66
105
W78
42.55
35.96
6.59
56
三、施工部署
1、现场组织机构建立
针对顶管施工的特殊性和特殊位置，我单位特别重视。
施工该段管道顶进时，以我单位组建的项目经理部为中心，特选派曾担任过多项重点工程并具有丰富顶管施工经验的项目团队，主要具体分工如下表所示：
2、技术准备
（1）、组织学习本项目招标文件中关于顶管施工技术条款及施工规范，认真审核设计图纸和说明，做好图纸会审，结合地质勘探报告编制顶管工程专项施工方案。
（2）、编制实施性施工组织设计和各工序专项施工方案。
并对各作业队管理人员及技术人员进行技术交底。
（3）、临时工程设计与施工。
（4）、编制施工工艺标准和保证措施。
（5）、制定技术管理办法和实施细则。
（6）、编制开工报告：
在有关人员进场、设备到位、材料试验、测量复核等各项准备工作完成后，编制开工报告，申请正式开工。
3、机械设备、材料准备
根据施工要求，调遣挖掘机、推土机、顶管成套设备、机电设备、吊车及其他辅助机具（详见附表）。
4、作业条件准备
（1）、顶管施工前，根据设计图纸和施工方案的要求，进一步调查施工区域内的地下管线，并做好保护的准备工作，地上障碍物清除完毕。
（2）、施工区域内供水、供电、临时设施满足顶管施工要求，道路平整畅通。
（3）、做好机械、运输车辆及各种辅助设备的维修检查和进场工作。
5、安全应急措施准备
（1）、所有机械操作人员须持特殊工种上岗证书。
（2）、所有新进员工必须进行岗前三级安全教育。
（3）、各种安全防护用品现场准备到位。
（4）、提前编制安全应急预案。
（5）、坚持以人为本把各种安全隐患消灭在萌芽状态。
6、外业工作准备
（1）、现场详细调查。
（2）、现场交接桩与复测。
（3）、料源合格性测试分析。
（4）、测试仪器的计量标定。
（5）、布设导线点、水准点。
技术准备按时间进程分前、中、后分四个阶段，前期是基础，中期是强化，后期是完善，做到项目齐全，标准正确，内容完善，计划超前，交底及时，重在落实。
7、材料准备
工程开工前编制材料计划，由经理部统一组织各种材料的采购和供应，并利用当地的运输力量，购置地材，原则是“就近择优购置”，选用质量较好厂家生产的产品，经试验合格后报监理工程师批准方可使用。
根据施工进度计划提前做好工作井施工材料、商品砼、安全支护材料、F型钢承口管材及其他辅助材料的采购。
8、施工机具及试验检测仪器准备
根据工程实际情况，在计划施工日期前3天我公司拟向本工程派遣包括：
顶管成套设备及其辅助机具、挖掘机、推土机、回填用电动冲击夯等施工机械和砂浆拌和机。
现场设立工地临时试验室并配备相应的试验检测仪器，如检测压实度采用的环刀法、灌砂法等都能在工地试验室进行，其他检测项目由我单位委托的试验单位完成。
9、场地清理
进场后立即开始场地清理工作，按照设计征地范围清理地上构筑物、障碍物，同时处理好与当地行政主管部门和居民的关系，为临时和主体工程的施工创造条件。
10、驻地布置
在施工现场附近租用或搭设临设办公房,施工平面布置见附图。
11、施工便道
主要利用创新大道，杜绝链轨车辆通行。
12、临时用电
为确保施工期间停电能正常施工，现场配4台120KW柴油发电机组作为临时的应急电源，发电机房与配电房设在一起。
需要发电时，通过双电源互投柜联网输出。
13、临时用水
生活、生产用水拟由附近单位或居民区的给水管线接入，供生产和生活区使用。
四、施工方案
4.1、总体施工方案
按施工图纸要求，本工程主体采用机械顶管工艺，其中W54～W57段采用人工风镐破碎机械顶进工艺。
管材采用F型Ⅲ级钢筋砼钢承口管。
本工程共设置16座工作井、16座接收井，工作井、接受井井深6m~9m。
根据勘察报告、设计图纸及实际施工工艺的要求，均采用沉井施工。
顶管现场施工平面布置图如下：
顶管现场施工平面布置图
顶管施工顺序：
施工便道→顶管工作井、接收井施工→顶管施工→检查井及内管道施工→工作井、接收井回填。
4.2工作井沉井、接收井沉井
工作井沉井为圆形结构，直径6米；
接受井亦为圆形结构，直径4米；
高度以一次浇筑6米控制，其上采用砖砌加圈梁支护。
沉井施工顺序：
基坑测量放样→基坑开挖→刃脚垫层施工→立井筒内模和支架→钢筋绑扎→立外模和支架→浇捣井筒混凝土→养护及拆模→封砌预留孔→井点安装及降水→凿除垫层、挖土下沉→绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土→绑扎后背钢筋、浇捣后背混凝土。
具体施工如下：
（1）基坑测量放样
根据沉井设计图纸和工程地质报告所揭示的地质情况，沉井基坑开挖深度取3米，沉井刃脚外侧面至基坑边的工作距离取3米，基坑边坡采用1:
1.5。
整平场地后，根据沉井的中心坐标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。
施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。
（2）基坑开挖
经监理工程师认可的基坑开挖边线确定后，即可进行挖土工序的施工。
挖土采用1m3的单斗挖掘机，并与人工配合操作。
基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥，在底部四周设置排水沟与集水井相通，集水井内汇集的雨水及地下水及时用水泵抽除，防止积水而影响刃脚垫层的施工。
（3）刃脚垫层施工
刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。
砂垫层厚度根据沉井重量和垫层底部地基上的承载力计算。
砂垫层厚度Ｈ可采用如下计算公式进行计算：
Ｎ／Ｂ＋γ砂Ｈ≤［σ］,根据计算结果，砂垫层厚度Ｈ为40厘米，宽2.2m。
砂垫层应选用级配较好的中粗砂，砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，夯实工具为平板式振捣器。
混凝土垫层厚度可按下式计算公式计算：
ｈ＝（Ｇ0／Ｒ－ｂ）／2，根据计算结果，混凝土垫层厚度ｈ为15厘米，宽1.05m。
混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。
（4）立井筒内模和支架
沉井制作首先需要搭设脚手架，脚手架选用Φ48钢管扣件式结构。
外脚手架钢管均座落在井基坑内，钢管下端应设置靴脚或铺垫木板，扩大在基础上的接触面积。
为了让施工人员上下脚手架方便起见，内脚手架可搭设简易倾斜走道或扶梯；
外脚手架设置倾斜角度为30°
--40°
的走道；
走道踏脚面设有滑条，所有走道和扶梯均有护栏。
为了确保外脚手架整体稳定，在垂直井壁方向设置斜撑。
井筒模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，以保证内模的密封性。
刃脚踏脚部分的内模采用砖砌结构，宽度与刃脚同宽。
井身内模支架采用Ø
48*3.5钢管支撑。
钢管支架必须架设稳固，如有必要，可采用对撑支架，增加内模的稳定性。
（5）钢筋绑扎
本工程的钢筋规格为ф25、ф20、ф18、ф10进场要进行验收，按规格、种类分批挂牌堆放在由衬垫的钢筋堆场上，防止底层钢筋锈蚀。
对进场钢筋应按批按规格抽样试验，严格遵守“先试验，后使用”的原则。
钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、鳞锈等清理干净；
钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋均应调直；
预制构件中的主钢筋均采用对焊、焊接并按照有关规定抽样送检；
钢筋接头应互相错开，并严格按照国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204—92）中的有关规定执行；
现场钢筋绑扎时，其交叉点应用21＃铁丝绑扎结实，必要时用电焊焊牢。
同时在井壁设爬梯。
钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位置固定，保证钢筋设计间距。
为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开。
钢筋绑扎完成后，应上报监理工程师进行隐蔽验收。
隐蔽验收合格后，方可进行立外模。
（6）立外模和支架
钢筋绑扎验收后，应进行架立外模和支架。
支架为48mm的钢管，壁厚3mm，间距1m，井壁内外模用串心螺栓固定，串心螺栓采用ф16的螺纹钢，两端设置铁片控制井壁厚度尺寸，圆钢两端头上铰成螺纹，用定制钢螺帽固定，拆模时拆去钢螺帽，割去外露部分，再用同标号防水砂浆二度抹平，确保不渗水。
螺栓纵横向间距均为0.6-0.9m。
外模支架必须稳、牢、强，保证在浇捣混凝土时，模板不变形，不跑模。
（7）浇捣井筒混凝土
模板和支架工序完成后，必须经监理工程师进行验收。
验收合格后，方可进行混凝土的浇捣。
为缩短施工周期和保证工程质量，采用泵送商品混凝土。
泵送混凝土可将输送管的软管直接放入浇捣段，距离浇捣面2米左右，保证混凝土不离析。
混凝土浇捣前应严格检查各种预留孔、预留管和预埋件的位置和几何尺寸，严禁漏放和错放。
混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入时应避开钢筋，但应防止混凝土振捣不匀和振捣过密而产生混凝土离析现象的发生。
混凝土在捣振时应注意和随时检查模板受力和钢筋受力的情况，防止模板因混凝土振捣的原因而跑模。
井身浇捣混凝土分一次施工：
工作井、接收井高度为6.0米左右，分一次浇捣完成，一次下沉。
如采用分段浇捣混凝土时，严格按规范要求做好施工缝。
施工缝做成凸缝，并在后浇时将连接处的混凝土凿毛，并用水清洗干净，浇捣时先用12%的UEA砂浆座浆，然后轻倒第一层混凝土并振捣密实，以免形成蜂窝，影响沉井的质量。
在混凝土浇捣过程中，应做好混凝土的试块工作，保证质保资料的完善。
（8）养护及拆模
混凝土浇捣完成后应及时养护，养护方法可采用自然养护和塑料膜覆盖法。
在养护过程中，对混凝土表面需浇水湿润，严禁用水泵喷射而破坏混凝土。
养护时应确保混凝土表面不发白，至少养护强度达到70%以上方可拆模。
养护期内，不得在混凝土表面加压、冲击及污染。
在拆模时，应注意时间和顺序。
拆模时间控制在混凝土浇捣后的2～3天内进行，过早或过晚的拆模对混凝土的养护都是不利的；
拆模顺序一般是先上后下，小心谨慎，以免对混凝土表面造成破坏。
对于分段浇捣混凝土部位，应保留最后一排模板，利于向上接模。
（9）封砌预留孔
严格按照设计图纸的要求，设置和封砌各种预留孔，并保证在沉井下沉过程中，预留孔内不渗水。
上部2米为370砖砌顶部压顶部分主筋为4根φ16钢筋箍筋为φ8@200，尺寸为370*300.
井身砌筑结束进行C25混凝土封底厚度为200mmm，预留集水坑尺寸为400mm*500mm.
（10）凿除垫层、挖土下沉
沉井下沉需待混凝土强度达到设计要求后，方可开始挖土下沉。
下沉时，应先凿除刃脚下的混凝土垫层及砖砌内模。
挖土工具采用长臂挖机挖土运出井外。
沉井挖土顺序应中间稍低于四周，沉井内的挖土高差控制在1米以内，禁止深锅底挖土，防止沉井突沉造成沉井倾斜的危险。
沉井下沉时，应防止倾斜，发现问题及时纠偏，若沉井下沉有困难时应另外想办法，不准大量挖深，造成突沉。
沉井挖土三班制连续作业，中途不停顿，确保沉井连续、安全地下沉就位。
当刃脚距离设计标高在1.5米时，沉井下沉速度应逐渐放缓，井内挖土高差控制在50cm内，当沉井接近标高时，应预先做好止沉措施。
止沉措施可采用在刃脚四周间隔挖出设计标高的槽，填入方木，并应注意抛高系数，禁止超沉和超挖。
（11）沉降观察
沉井在下沉过程中，必须随时测定沉井标高，确保均匀下沉，并做好沉井下沉记录。
沉井下沉至设计标高（包括抛高）后，应先清除表面浮泥等杂物。
沉井基础以粘土及全（强）风化砂岩为基础持力层，施工中如发现实际情况与设计不符，应及时通知设计进行处理。
底板与刃脚的接触面，必须将表面混凝土全部凿毛并露出石子，便于新老混凝土的结合。
（12）C20混凝土封底
当沉井在8小时内的累计下沉量不大于10mm时,基底采用C20混凝土封底,井中厚度不小于0.4米。
（13）绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土
在封底砼完成后，就可在其上绑扎底板钢筋。
钢筋在绑扎时，应保证刃脚钢筋与底板钢筋的连接、上下两层钢筋的间距，并将刃脚混凝土的表面凿毛露出石子，便于刃脚混凝土与底板混凝土的结合。
底板混凝土浇捣完成后应及时养护，确保其表面不露白，并应防止阳光及温差的剧烈变化，以免底板出现收缩裂缝，影响沉井的施工质量和使用功能。
在浇筑砼之前，先沿顶进的方向平行预埋导轨（60钢轨制作），作为顶管导向用。
4.3机械顶管工程施工
1、顶进设备选型及工艺
针对本工程顶管段水文、地质条件特点，顶管采用封闭式顶管工艺，采用泥水平衡顶管工艺。
（1）泥水平衡顶管工艺基本原理:
泥水平衡顶管工艺基本原理是将已调成一定浓度和比重的泥水，通过送泥水系统送至顶管机头前挖掘面处，泥水在挖掘面上形成一层不透水的泥膜，可阻止泥水向挖掘面里面渗透，同时调节泥水压力来平衡地下水压力和土压力，达到稳定挖掘面的目的；
顶管机头前进的同时刀盘切削土体，被切削下来的残土与泥水充分拌和后，由排泥系统输送至地面泥水分离设备进行处理，分离出的残土被运走，泥水再送入送水系统循环使用。
（2）泥水平衡顶管施工特点:
①适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下也可适用；
②可有效的保持挖掘面的稳定，对所顶管周围的土体扰动比较小，因此施工引起的地面沉降很小；
③与其他类型顶管相比，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其是在粘土、砂土层表现得更为突出，适宜较长距离顶管；
④工作坑内的作业环境比较好，作业也比较安全。
由于它采用泥水管道输送弃土，不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业；
可在大气常压下作业，也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。
⑤泥水输送弃土的作业连续不断地进行，其施工进度快，能有效的保证工期。
（3）泥水平衡顶进系统:
泥水平衡
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